Twardość wody – cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
Twardość wody dzieli się na:
nietrwałą (przemijającą, węglanową) - która jest generowana przez sole kwaśne kwasu węglowego - wodorowęglany
trwałą - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne.
Ogólna twardość wody jest sumą twardości węglanowej i trwałej.
Nazwa "twardość nietrwała" wynika z faktu, że wodorowęglany są nietrwałe termicznie i podczas ogrzewania przekształcają się do nierozpuszczalnych w wodzie węglanów, które wytrącają się z roztworu (jest to proces odwrotny do rozpuszczania w wodzie skał węglanowych w obecności CO2), np.:
Ca2+ + 2HCO−
3 ⇌ CaCO3 + H2O + CO2↑
Natomiast chlorki, siarczany i azotany są trwałe i pozostają również po przegotowaniu wody.
Twardość
Twardość wody jest jej właściwością wynikającą z obecności rozpuszczonych w niej związków, głównie wapnia i magnezu. Pierwotnie twardość wody była definiowana jako właściwość wody polegająca na zużywaniu pewnej ilości mydła bez wytwarzania piany podczas wstrząsania próbki wody z mydłem. Wody twardej nie powinno się używać w gospodarstwach domowych i przemyśle z następujących powodów:
• wzrasta zużycie mydła i środków piorących
• przy częstym myciu powoduje podrażnienie skóry
• powstaje kamień kotłowy, który utrudnia wymianę ciepła
• wywołuje korozje w wymiennikach ciepła wskutek hydrolizy soli magnezu i wzrostu stężenia jonów wodorowych.
2) Korozja (łac. corrosio - zżeranie)[1] – ogólna nazwa procesów niszczących mikrostrukturę materiału, które prowadzą do jego rozpadu. Korozja zachodzi pod wpływem chemicznej i elektrochemicznej reakcji materiału z otaczającym środowiskiem.
Czynniki wpływające na proces korozji:
obecność zanieczyszczeń
odczyn środowiska
zmiany temperatury i ciśnienia
gęstość materiału
struktura krystaliczna materiału
Istnieje wiele rodzajów korozji:
korozja atmosferyczna
korozja chemiczna
korozja elektrochemiczna
korozja biologiczna
korozja jądrowa
korozja naprężeniowa
korozja zmęczeniowa
korozja międzykrystaliczna
korozja wżerowa
korozja równomierna
korozja selektywna
korozja cierna
korozja mikroelement arna
Korozja chemiczna jest to korozja spowodowana działaniem substancji chemicznych w obecności wilgoci, pod warunkiem, że reakcjom chemicznym nie towarzyszy przepływ prądu, np. reakcja metalu z gazem.
Korozja chemiczna żelaza i jego stopów
Rdza-Produkt korozji żelaza i jego stopów to rdza. Sama rdza nie jest ściśle określoną substancją, lecz mieszaniną różnorakich związków żelaza, tlenu i wodoru. Główny składnik rdzy stanowi związek o wzorze sumarycznym FeO(OH), zawierający żelazo na stopniu utlenienia +3. Oprócz tego w skład rdzy wchodzi woda, tlenki lub wodorotlenki żelaza o nieco innym składzie oraz węglany żelaza.
Warunkiem koniecznym do powstania rdzy jest obecność wody i tlenu. Pozostające w kontakcie z wodą i tlenem atmosferycznym żelazo przechodzi powoli w trudno rozpuszczalny wodorotlenek żelaza (II)
Wodorotlenek żelaza (II) utlenia się dalej do wodorotlenku żelaza (III). Wodorotlenki przechodzą stopniowo w tlenki lub węglany.
Korozja elektrochemiczna- jest to korozja spowodowana działaniem substancji chemicznych, gdy reakcjom chemicznym towarzyszy przepływ prądu, np. reakcja metalu z elektrolitem. Najczęściej występuje w przypadku, gdy metal (żelazo, cynk) jest narażony na kontakt z elektrolitami w obecności pierwiastków o większym potencjale standardowym. W takiej sytuacji powstaje ogniwo galwaniczne, w którym pierwiastek bardziej szlachetny (o większym potencjale standardowym) jest katodą, a metal mniej szlachetny anodą. Rolę katody pełnią najczęściej domieszki innych metali, jak również ziarenka grafitu. W miarę rozpuszczania się metalu coraz więcej domieszek zagęszcza się na powierzchni, liczba mikroogniw wzrasta i proces korozji przybiera na sile.
Korozja atmosferyczna - niszczące, żrące działanie wody oraz powietrza (także znajdujących się w nim innych gazów) na ciała stałe.
Korozja może dotyczyć wielu różnych substancji: metali, kamienia, betonu, szkła, papieru, środków barwiących, powłok lakierniczych itd. Działanie korozji atmosferycznej polega na wchodzeniu czynników korodujących w reakcje chemiczne z atakowanymi substancjami. Korozja atmosferyczna jest rodzajem korozji elektrochemicznej.
3) Lista grup funkcyjnych grupa acetylowa (Me-CO-)
grupa acylowa (R-CO-)
grupa aldehydowa (-CHO)
grupa alkilowa (-R)
grupa alkenylowa grupa winylowa (-HC=CH2)
grupa alkinowa
grupa arylowa (-Ar)
grupa halogenowa (-X)
grupa fenylowa (-Ph)
grupa hydroksylowa (-OH)
grupa alkoksylowa (-OR)
grupa tiolowa (merkaptanowa) (-SH)
grupa sulfidowa (-SR)
grupa karbonylowa (ketonowa) (>C=O)
grupa karboksylowa (-COOH)
grupa aminowa (-NH2)
grupa iminowa (-C=N-R)
grupa estrowa (-COO-)
grupa peptydowa lub grupa amidowa (R-C(=O)-NR'R")
grupa azowa (-N=N-)
grupa cyjanianowa (–O–C≡N)
grupa izocyjanianowa
grupa nitrowa (-NO2)
4) Równanie Gibbsa-Duhema – jedna z tożsamości termodynamicznych.
Załóżmy, że układ składa się z k-faz oraz s-substancji. Wtedy równanie Gibbsa-Duhema można zapisać w postaci:
Gdzie:
-entropia k-tej fazy.
-temperatura k-tej fazy.
-objętość k-tej fazy.
-ciśnienie k-tej fazy.
-ilość cząstek i- tej substancji w k-tej fazie.
- potencjał chemiczny substancji wchodzącej w skład układu.
W Równaniu Gibbsa-Duhema uwzględniamy, że dana faza "k" może się składać z "s" substancji. Stąd w ostatnim członie występuje sumowanie po wszystkich substancjach wchodzący w skład rozważanej fazy.
We wzorze (1) wskaźnik "k" na górze oznacza numer fazy, a dolny wskaźnik to numer substancji.
5) Typy wiązań chemicznych:
• Wiązania jonowe – gdy atomy uzyskują konfigurację gazu szlachetnego w wyniku oddania lub pobrania elektronów, tworzą się jony, które oddziałują siłami elektrostatycznymi, tworząc związki o budowie jonowej • Wiązania konwencjonalne polega na uwspólnieniu jednej lub kilku par elektronów, dzięki czemu każdy z atomów zachowuje się tak, jakby miał trwałą konfigurację gazu szlachetnego. • Wiązanie konwencjonalne utworzone za pomocą jednej pary elektronowej nazywamy wiązaniem pojedynczym.
• Wiązanie kowalencyjne utworzone za pomocą dwóch par elektronowej nazywamy wiązaniami podwójnymi.
• Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane polega na uwspólnieniu jednej lub dwóch par elektronowych, które są przesunięte w kierunku atomu o większej elektroujemności.
• Wiązanie wodorowe polega na elektrostatycznym przyciąganiu się dipoli, których biegunem dodatnim jest atom wodoru, a biegunem ujemnym atom pierwiastka silnie elektroujemnego.
6) Iloczyn jonowy wody, iloczyn równowagowych stężeń jonów oksoniowych (H3O+) i hydroksylowych (OH-). W temperaturze 25oC iloczyn jonowy wody wynosi 10-14 mol/dm3, Stężenia obu rodzajów jonów w czystej wodzie są sobie równe i wynoszą 10-7mol/dm3. Ponieważ wartość iloczynu jonowego wody pozostaje stała w stałej temperaturze, wprowadzeniu do roztworu jonów oksoniowych towarzyszy zmniejszenie stężenia jonów hydroksylowych. Analogicznie - wzrost stężenia jonów hydroksylowych odbywa się kosztem zmniejszenia stężenia jonów oksoniowych. Wartość iloczynu jonowego wody można wyznaczyć za pomocą pomiaru przewodnictwa (pH).
Skala pH – ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów hydroniowych [H3O+] w roztworach wodnych.
Wartoąć pH = 1 oznacza silny kwas,
7 - neutralny kwas,
14 - silną zasadę.
Tradycyjnie pH definiuje się jako:
pH = -log10[H3O+]
czyli minus logarytm dziesiętny aktywności jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny. Współcześnie jednak nie jest to ścisła definicja tej wielkości.
Oryginalnie pH zostało zdefiniowane jako minus logarytm stężenia jonów wodorowych (H+). Współczesne badania wykazały jednak, że wolne jony wodorowe (wolny proton) nigdy nie występują w roztworach wodnych, gdyż ulegają natychmiast solwatowaniu wg równania:
H+ + H2O → H3O+
8) [11Na] = 1s2 2s2 2p6 3s1 = [10Ne] 3s1
[17Cl] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 = [10Ne] 3s2 3p5
[20Ca] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 = [18Ar] 4s2
[29Cu] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 = [18Ar] 3d10 4s1 (!promocja elektronu)
[65Tb] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9 = [54Xe] 4f9 6s2
|
tlenek węgla(II) tlenek węgla(FV) tlenek krzemu (IV) tlenek siarki(IV) tlenek siarki (VI) tlenek azotu(I) tlenek azotu(II) tlenek azotu (III) tlenek azotu (IV) tlenek azotu (V) |
|
|---|---|---|
Tlenki metali |
|
tlenek sodu tlenek magnezu tlenek glinu tlenek żelaza(II) tlenek żelaza(III) tlenek chromu (II) tlenek chromu (III) tlenek chromu(VI) tlenek ołowiu (II) tlenek rtęci(II) |
|
|---|
|
| NaOH |
| KOH |
| Ca(OH)2 |
| Mg(OH)2 |
| A1(OH)3 |
| Fe(OH)2 |
| Fe(OH)3 |
| Cu(OH)2 |
|
|---|
|
| NaCl |
| CuS |
| Cu2S |
| FeCl3 |
| Na2SO4 |
| Ca(NO3)2 |
| Ca(NO2)2 |
| A1PO4 |
| CuSO4 |
| Cu2SO4 |
| A12(CO3)3 |
| KWASY |
|---|
| WZÓR OGÓLNY |
H2SO4 H2SO3 HNO3 HNO2 H3PO4 HC1O HC1O2 HClO3 HC1O4 HCl(aq) HBr(aq) HF(aq) H2S(aq) |
| Sól pochodząca od | Odczyn roztworu |
|---|---|
|
kwasu |
| mocnej | mocnego |
| mocnej | słabego |
|
mocnego |
|
słabego |